Hipermutación y resistencia a los antibióticos

En los últimos años, la hipermutación está siendo reconocida como un problema relevante para la terapia antimicrobiana (Blázquez 2003; Chopra y col., 2003). La primera evidencia del papel de la hipermutación en el desarrollo de la resistencia antimicrobiana se obtuvo del modelo de infección pulmonar crónica por P.

aeruginosa en pacientes con FQ (Oliver y col., 2000). Los niveles de resistencia de las cepas de P.aeruginosa aisladas de pacientes FQ son sustancialmente mayores que aquellas encontradas en otros contextos, incluidas las cepas de pacientes de la UCI (Henwood y col., 2001; Oliver y col., 2000). El desarrollo de multiresistencia antimicrobiana tras años de tratamiento es un evento realmente común en este campo, y que frecuentemente conlleva al fracaso terapéutico. La resistencia a todos los agentes antimicrobianos usados en el tratamiento de la infección pulmonar crónica por P. aeruginosa, incluidos los β-lactámicos, quinolonas y aminoglucósidos, ha sido principalmente asociado con la selección de mutantes con hiperproducción de cefalosporinasa cromosómica, hiperexpresión de las bombas de expulsión, pérdida de proteínas de membrana externa o la alteración de las ADN-topoisomerasas (Livermoore 2002).

Como ya se ha comentado anteriormente, las cepas de P. aeruginosa que se aíslan de los pacientes FQ frecuentemente son hipermutadoras. Cuando se analizaron los niveles de resistencia antibiótica para ocho antimicrobianos se encontró que las cepas hipermutadoras eran significativamente más resistentes que las no-hipermutadoras representando un factor negativo importante para el tratamiento de las infecciones pulmonares crónicas en la FQ. Resultados similares se han obtenido recientemente por Ciofu y col. (2005) en una gran colección de aislados de P. aeruginosa de pacientes FQ de Dinamarca, encontrando adicionalmente una correlación entre la presencia de cepas hipermutadoras y el

estrés oxidativo causado por la inflamación pulmonar crónica. La relación entre P.

aeruginosa hipermutadora y la resistencia antibiótica ha sido también documentada en otras infecciones crónicas como aquellas que se dan en los pacientes con bronquiectasias y EPOC (Maciá y col., 2005). Por ejemplo, se vio que el 42 % de las cepas hipermutadoras (representando el 53 % de todos los aislados) eran resistentes a múltiples antibióticos en contraste con el 0 % de las cepas no hipermutadoras. En otras palabras, todos los aislados resistentes a múltiples antibióticos (el 23 % de todos los aislados) eran hipermutadores. A pesar de que el desarrollo de resistencia antibiótica mutacional era un resultado frecuente de las infecciones por P. aeruginosa en una UCI, la prevalencia de cepas hipermutadoras fue considerablemente menor (se encontró en solo 1 de 103 pacientes) mostrando que la resistencia antibiótica no debía ser el único factor determinante de la alta prevalencia de cepas hipermutadoras en las infecciones crónicas (Gutiérrez y col., 2004).

Recientemente se ha propuesto que las cepas hipermutadoras de P. aeruginosa deberían ser consideradas resistentes a muchos, si no todos, los antibióticos en monoterapia y que las combinaciones deberían usarse con el objetivo de evitar el desarrollo de estas resistencias (Oliver y col., 2004). Esta consideración se basó en la observación de que las CMBs y CMIs tardías (tras 36 h de incubación) de las cepas PAO∆mutS, deficientes en el sistema MMR, para 11 agentes antipseudomónicos, determinadas por cultivo en microdilución, fueron sustancialmente mayores (de 4 a 6 veces más) que las de su cepa madre PAO1, superando en muchos antibióticos las concentraciones de punto de corte para la no susceptibilidad. Además se vio, mediante curvas de letalidad vs tiempo, que la elevada resistencia estaba producida por la selección de subpoblaciones de mutantes resistentes (SMR) durante el periodo de incubación y que la susceptibilidad podía restablecerse usando combinaciones de dos agentes antipseudomónicos. Estos resultados reflejan las importantes consecuencias de la hipermutación en microorganismos que están genéticamente equipados para adquirir resistencia eficaz a la mayoría de los antibióticos mediante mutaciones en genes cromosómicos como es P. aeruginosa. Interesantemente, cuando se

emplean los métodos de disco-difusión o de E-test para conocer la susceptibilidad de aislados de P. aeruginosa hipermutadora, se observa un doble efecto de la hipermutación sobre la resistencia antibiótica (Maciá y col., 2004). El primero es que las cepas hipermutadoras, como se observó en el estudio anterior (Oliver y col., 2000), son significativamente más resistentes a todos los antibióticos, reflejando probablemente la mayor eficacia para el desarrollo de resistencias durante la exposición antibiótica previa en el pulmón del paciente FQ. Además, la resistencia de los aislados hipermutadores aumenta todavía más dramáticamente debido a la presencia de SMR dentro de los halos de inhibición, producidos durante el crecimiento regular de las cepas (en ausencia de antibióticos) debido a las altas frecuencias de mutaciones espontáneas. La presencia de SMR dentro de las zonas de inhibición observadas para aislados de FQ de P. aeruginosa hipermutadora tiene por lo tanto las mismas bases que se mencionaron anteriormente de resistencia aumentada de las cepa PAO∆mutS en el test de susceptibilidad por microdilución. La diferenciación entre estas dos consecuencias de la hipermutación puede tener por tanto consecuencias importantes para el diseño de opciones terapéuticas adecuadas a la hora de tratar a los pacientes FQ, ya que en contra de lo que pasa con la primera premisa la segunda se puede suprimir mediante el uso de combinaciones de antibióticos.

Finalmente, las consecuencias in vivo para el tratamiento de la hipermutación han sido recientemente investigadas en un modelo de infección pulmonar en ratones usando las cepas PAO1 y su derivado hipermutador PAO∆mutS (Maciá y col., 2006). Se trataron grupos de 30 ratones durante 3 días con regímenes humanizados de ciprofloxacino, trobramicina, la combinación de ambos o placebo.

A pesar de los parámetros adecuados de PK/PD (AUC24h/CMI=385), la persistencia de elevados números de bacterias y la amplificación (50.000 veces más) de mutantes resistentes (hiperexpresión de MexCD-OprJ) se documentó con tratamiento con ciprofloxacino para PAO∆mutS en contraste con la completa supresión de la resistencia para PAO1, mostrando que los parámetros convencionales de PK/PD no pueden aplicarse a infecciones por cepas hipermutadoras. Sin embargo, se vio que la combinación de ciprofloxacino más

tobramicina era sinérgica, reduciendo la mortalidad y la carga bacteriana y previniendo completamente la resistencia incluso para PAO∆mutS, demostrando así que es posible suprimir la selección de resistencia en infecciones por P.

aeruginosa hipermutadora usando los regímenes de combinaciones apropiados.

Como en P. aeruginosa, existe también, una estrecha correlación entre la hipermutación y la resistencia a los antimicrobianos en las cepas de S. aureus y H.

influenzae en la FQ. Prunier y col. (2003) observaron que la elevada prevalencia de cepas hipermutadoras de S. aureus encontrada en aislados de pacientes FQ debía estar relacionada con la elevada prevalencia de aislados que presentaban resistencia a eritromicina debido a mutaciones ribosomales. Del mismo modo, diversos trabajos (Pérez-Vázquez y col., 2007; Román y col. 2004), han puesto de manifiesto una gran asociación entre la alta prevalencia en FQ de cepas hipermutadoras de H. influenzae y la resistencia a ciprofloxacino (hasta un 43% de las cepas), siendo prácticamente inexistente la resistencia a este antibiótico en H.

influenzae aislado de otros contextos clínicos.